[发明专利]干化污泥链条炉排焚烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有害废弃物的焚烧装置，特别是一种在火床炉内焚烧污泥的装置。

背景技术

有害固体废弃物，如各种垃圾和污泥，经过高温焚烧处理后，可以彻底杀灭细菌和病毒，消除恶臭类、二噁英类、包含苯并芘在内的多环芳烃类等有害物质，同时可以使得重金属组分充分固化(高温烧结可以大幅度降低重金属在水中的可溶出量)，因此高温焚烧是一种将有害固体废弃物彻底无害化的有效手段。

在已有的燃煤装置内直接掺烧，是成本最低的湿污泥焚烧方式。对于高水分含量的湿污泥，水分蒸发大量吸热，理论燃烧温度极低，因此通常需要使用高热值辅助燃料(柴油或天然气)，才能获取稳定的炉膛高温，以致焚烧处理费用特别昂贵，即使在有公共财政补贴的条件下，达到真正的高温焚烧时运营经济性也非常差。减少高热值辅助燃料的消耗，会使得炉膛温度降低，不能达到有害废弃物真正的无害化。受经济性的驱动，仅仅依靠被动监督无法完全解决运营中无害化不彻底的问题。因此，未经干化处理的污泥，无其他特殊技术措施时，直接焚烧不具备可行性，直接在燃煤锅炉的炉膛内掺烧也不具备彻底无害化的条件。只有经过预先干化的污泥或垃圾，才可能通过焚烧处理真正实现无害化。

对于预干化后的污泥的焚烧，目前主要有循环流化床、鼓泡流化床等燃烧方式，预干化一般使用焚烧产生的高温烟气作为干化的原始热源，干化后的污泥在燃煤锅炉中直接焚烧或与煤掺烧。中国专利200810224995.4和200510102966.7利用循环流化床作为焚烧装置，尾部烟道中设置热交换器吸热进一步作为湿污泥的干化热源，干化乏气作为二次风，炉膛温度850～900℃；中国专利200720039539.3提出添加生物质燃料后对污泥进行干化的焚烧装置，烟道中设置热交换器吸热进一步作为湿污泥的干化热源，干化乏气循环使用并作为二次风；中国专利200510111467.4利用鼓泡流化床作为焚烧装置，燃烧产生的高温烟气用于加热导热油进一步作为湿污泥的干化热源；中国专利200710176475.6利用水泥回转窑作为干化装置并使得干污泥直接焚烧；中国专利200510084351.6提出使用部分干化污泥与湿污泥混烧等。为了避免使用高热值辅助燃料并提高燃烧温度，中国专利200610130413.7提出使用富氧燃烧的方法。

通过高温焚烧实现有害固体废弃物彻底无害化，有两个基本条件必须同时得到满足：足够高的焚烧温度以及在高温环境中足够长的停留时间。比如：二噁英类在700℃以上开始分解，在850℃的条件下完全分解需要21秒以上的停留时间，在1200℃的条件下完全分解需要2秒左右的停留时间；恶臭类物质和多环芳烃类物质在高温焚烧时的分解特性与二噁英类物质类似；重金属组分高温烧结的固化的条件则更加苛刻，需要1200℃以上的高温和千秒量级的停留时间。

对于不使用高热值辅助燃料(柴油或天然气)或富氧助燃的干化污泥焚烧装置(包括纯污泥焚烧装置和干污泥掺烧固体燃料的装置)而言，现有的各种燃烧技术不足以同时满足焚烧温度和停留时间两个条件：对于气相产物(焚烧产生的烟气)，各种焚烧装置的炉内总停留时间大约在2～3秒左右，其中在高温区的停留时间约占总停留时间的一半，所以只有在炉膛出口温度达到1200℃以上时才能保证气相中的主要毒性污染物彻底无害化；对于固相产物(焚烧掺烧的灰渣和飞灰)，其中含有重金属组分并吸附有大量气相有毒污染物，要保证重金属和吸附的有害气体完全无害化，则必须保证燃烧室内有足够的高温同时固相物质在炉内有千秒以上的停留时间。

不同的燃烧方式的固相炉内停留差异极大，火室燃烧(主要是煤粉炉中掺烧污泥)主要产生飞灰，停留时间最短(约2～3秒)，循环流化床次之(约4～6秒)，鼓泡流化床和火床炉中，灰渣的炉内停留时间在千秒以上、飞灰的停留时间大约为2～3秒。

要保证焚烧过程能达到彻底无害化的效果，以下两个条件必须要满足：其一，炉膛出口烟温(注意不是炉内最高温度)大于1200℃；其二，固相在炉内的停留时间在千秒以上。现有的各种焚烧技术很难完全满足这两个苛刻要求，相对而言：火室燃烧方式(煤粉炉)可以达到高的炉膛出口烟温，但飞灰粉额在90％以上，飞灰不能达到无害化；循环流化床燃烧方式炉膛出口烟温低于煤粉炉，飞灰粉额在70％以上，烟气和飞灰都难以达到无害化；鼓泡流化床的炉膛出口烟温低、飞灰粉额大于50％，虽然灰渣停留时间长，灰渣可以彻底无害化，但烟气和飞灰都难以达到无害化；火床燃烧方式，特别是链条炉排，在所有的燃烧设备中具有最小的飞灰份额和很长的灰渣停留时间，因此最适合作为污泥的焚烧设备。

发明内容